Respuesta defensiva a medida en cultivos

El proyecto METDEF (Metabolic engineering of triterpenoid pathways involved in plant defence in Arabidopsis and rice) ha desarrollado un kit de herramientas que contiene genes y enzimas necesarios para la síntesis de glucósidos triterpenoides en algunos cultivos de cereales. Por ejemplo, el arroz y el maíz no producen triterpenoides de forma natural.

Empleando la técnica «Golden Gate» para el ensamblaje y la clonación de vectores para múltiples genes, el kit de herramientas desarrollado fue validado en Nicotiana benthamiana, un pariente cercano de la planta de tabaco.

Posteriormente, los investigadores trabajaron en aras de modificar la planta modelo Arabidopsis y lograron obtener con éxito compuestos de la ruta metabólica de la avenacina, un compuesto que inhibe el crecimiento fúngico presente de forma natural en las raíces de la avena. Es más, los investigadores modificaron otro triterpenoide, la amirina, un compuesto presente en el café hecho con las raíces del diente de león.

Siguiendo otra rama de la biología sintética, los investigadores trabajaron en la creación de conjuntos sintéticos de genes que confieren caracteres específicos a las plantas de cultivo. Estos fueron posteriormente controlados por señales ambientales, de manera que los genes solo se expresaban cuando era necesario. Por ejemplo, la producción de nutrientes cuando la disponibilidad de recursos es limitada.

Empleando una sustancia presente en el sorgo, la durrina, que repele a los insectos, los investigadores diseñaron diferentes conjuntos sintéticos que contienen tres genes que codifican para la durrina bajo el control de diferentes promotores. Gracias a ello, se obtuvieron diferentes líneas transgénicas de plantas de cultivo que contenían durrina, un resultado con importantes implicaciones ya que se pueden diseñar grupos sintéticos de genes que respondan tanto a señales del desarrollo como a señales ambientales y químicas.

Las potenciales aplicaciones de las técnicas biotecnológicas desarrolladas por METDEF son muy amplias dentro de la producción agrícola en aras de mejorar la seguridad alimentaria. El diseño de plantas transgénicas que expresen genes insertados podría incluir no solo genes de defensa frente a patógenos, sino también genes de respuesta al ritmo circadiano, a condiciones de hipoxia y a niveles bajos de nutrientes.